KR101541415B1 - 성능이 향상된 기판을 포함하는 태양전지 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

태양전지의 기판을 준비하는 단계, 상기 기판 상에 균일하게 소정의 입자를 소정의 시간 동안 분사 압력과 분사 각도를 조절하여 요철 구조를 형성하는 샌드 블래스트(sand blast) 처리 단계, 상기 요철 구조가 형성된 기판을 세척하는 단계, 상기 기판의 요철 구조에 의해 후면전극층의 표면에 요철 구조가 형성될 수 있는 소정의 두께로 후면전극층을 증착하는 단계, 상기 후면전극층 상에 광흡수층을 증착하고, 상기 광흡수층 상에 버퍼층을 증착하는 단계, 상기 버퍼층 상에 투명전도층을 증착하는 단계, 상기 투명전도층 상에 반사방지막을 전면전극층이 형성되는 영역을 제외한 부분에 증착하는 단계, 상기 투명전도층 상에 상기 반사방지막이 형성되지 않은 부분에 전면전극층을 증착하는 단계를 포함하는 태양전지 제조 방법을 이용한다.
본원 발명에서는 태양전지의 기판에 샌드 블래스트(sand blast) 처리를 통하여 요철 구조를 형성하고, 상기 기판 상부에 형성되는 후면전극에도 요철 구조가 형성되는 효과를 두어 광흡수층에서 흡수되는 태양광의 비율을 높일 수 있게 된다.
또한, 기판에 형성된 요철 구조로 인하여 상기 기판의 고온에서의 변형을 방지할 수 있어 태양전지의 안정성을 확보할 수 있다.

Description

성능이 향상된 기판을 포함하는 태양전지 및 그 제조 방법{SOLAR CELLS WITH ENHANCED SUBSTRATE AND ITS MANUFACTURING METHOD}
태양전지의 성능을 향상시키는 방법에 관한 기술로 더욱 자세하게는 기판에 요철 구조를 포함하여 제조하는 방법으로 샌드 블러스트(sand blast) 방법을 이용하는 것을 특징으로 한다.
태양전지 및 발전시스템은 태양에너지를 직접 전기에너지로 변환시키는 기술로 반도체, 염료, 고분자 등의 물질로 이루어진 태양전지를 이용하여 태양 빛을 받아 바로 전기를 생성한다. 이와 비교되는 기술로는 태양의 복사에너지를 흡수하여 열에너지로 변환하여 이용하는 태양열발전이 있다.
태양광발전(PV, Photovoltaic)은 무한정, 무공해의 태양에너지를 직접 전기에너지로 변환하는 발전방식으로 태양전지(모듈), 피시에스(PCS), 축전장치 등의 요소로 구성된다. 가장 일반적인 실리콘 태양전지의 기본 구조 및 발전원리로 태양전지는 p형 반도체와 n형 반도체를 접합시키고 (p-n 접합) 양단에 금속전극을 코팅하여 제작한다. 태양 빛이 입사되어 반도체 내부에서 흡수되면 전자와 정공이 발생하여 p-n 접합부 전기장에 끌려 전자는 n측으로 정공은 p측으로 새로운 흐름이 생기며 접합부 양단의 전위차가 작아진다. 즉 반도체가 태양 빛을 흡수하면 전기가 발생하는 원리인 광기전력 효과(Photovoltaic Effect)를 이용한 것으로 반도체 접합부에 태양 빛이 입사되면 접합부에서 전자와 전공이 발생하여 외부회로에 전류가 흐르게 된다.
태양광 시스템은 빛을 받아서 전기로 전환시켜 주는 부분(모듈)과 생산된 전기를 수요에 맞도록 교류로 변환시키고 계통에 연결시켜 주는 부분(PCS)으로 구성된다.
태양광발전 시스템의 구성 요소 기기 중 핵심부품은 태양전지이다. 태양전지는 기본적으로 반도체 소자 기술로서 태양 빛을 전기에너지로 변환하는 기능을 수행하는데, 이는 전기를 빛으로 변환시키는 레이저나 발광다이오드(Light Emitting Diode) 등 정보 표시 소자와 작동 방향이 반대일 뿐 기본 구조나 재료특성이 동일하다.
태양전지의 최소단위를 셀이라고 하며 보통 셀 1개로부터 나오는 전압이 약 0.5V로 매우 작으므로 다수의 태양전지를 직병렬로 연결하고 사용범위에 따라 실용적인 범위의 전압과 출력을 얻을 수 있도록 1매로 패키징하여 제작된 발전장치를 태양전지 모듈(PV Module)이라고 한다.
태양전지 모듈은 외부 환경으로부터 태양전지를 보호하기 위해서 유리, 완충재 및 표면제 등을 사용하여 패널 형태로 제작하며 내구성 및 내후성을 가진 출력을 인출하기 위한 외부단자를 포함한다. 복수 개의 태양전지 모듈에 태양빛이 많이 입사할 수 있도록 경사각, 방위각 등의 설치조건을 고려, 가대 및 지지대를 이용하여 전기적인 직병렬로 연결하여 사용범위에 맞게 구성한 발전장치를 태양전지 어레이(PV Array)라고 한다.
태양광발전용 PCS(Power Conditioning System)는 태양전지 어레이에서 발전된 직류전력을 교류전력으로 변환하기 위한 인버터 장치를 말한다. 피시에스(PCS)는 태양전지 어레이에서 발전한 직류전원을 상용계통과 같은 전압과 주파수의 교류전력으로 변환하는 장치가 인버터이기 때문에 피시에스(PCS)를 인버터라고도 한다. 피시에스(PCS)는 인버터, 전력제어장치 및 보호 장치로 구성되어 있다. 태양전지 본체를 제외한 주변장치 중에서 가장 큰 비중을 차지하는 요소이다.
태양광발전 시스템은 태양에너지로부터 전기에너지로 변환하는 발전시스템으로 일사강도, 온도 등의 설치조건에 따른 환경변화, 구성요소기기 및 태양광발전 시스템의 설계시공에 따라서 발전성능이 결정된다. 태양광발전 시스템은 설치장소, 방식, 정격, 구성 등이 같다고 하더라도 설치장소의 환경변화에 따라서 성능특성은 변화된다. 친환경에너지원인 태양광발전 시스템의 이용보급이 확대됨에 따라 광범위하고 다양화되는 사용자 요구에 만족할 수 있는 고품질, 신뢰성과 안정성을 가진 시스템들의 기술개발이 점점 중요시되고 있다. 태양광발전 시스템이 수명을 다할 때까지 최대성능을 달성하기 위해서는 고성능화와 설치조건 및 설계시공에 따른 성능추정, 발생손실 등의 종합적인 성능특성의 정량화가 필요하다. 성능평가 및 진단은 태양전지 모듈, 피시에스(PCS), 가대 및 지지대, 커넥터 등의 구성요소 기기의 저가화, 성능향상, 수명예측, 맞춤형 설계시공 및 유지점검 기술개발에 중요하다. 또한 대규모 시스템의 적용을 위한 연계제어기술, 전력품질 및 공급안정화와 전력저장기술에 대해서도 검토되어야 한다.
태양광 시장은 대체에너지 개발 및 온실가스 저감을 위한 청정에너지 개발, 그리고 지속가능한 미래 에너지원 확보를 위한 각국 정부의 신재생에너지 보급 정책에 따라 급속히 성장하고 있음에도 불구하고, 태양광발전의 높은 시스템 가격으로 인하여 발전단가는 화석연료를 이용한 타 발전방식에 비하여 여전히 높은 수준이며, 태양광발전 시스템 가격의 50-60%를 차지하는 태양전지(모듈)의 저가화가 반드시 요구된다. 결정질 실리콘 태양전지(모듈)의 경우 전 세계적인 생산라인 증설에 따라 결정질 실리콘 태양전지 가격은 급속히 하락하고 있으나 아직까지 높은 원소재 가격, 웨이퍼 제조시 절단 손실(kerf loss) 발생 및 단속적인 공급에 따른 공정 문제 등으로 추가적인 가격경쟁력 확보에는 한계가 따를 것으로 예측되고 있으며 이에 따라, 결정질 실리콘 태양전지보다 값싸고 높은 효율을 나타낼 수 있는 박막 태양전지를 비롯한 차세대 태양전지 기술개발이 활발히 이루어지고 있으며 시장점유율도 점차로 확대되어 나갈 것으로 예측된다.
박막 태양전지는 결정질 실리콘 태양전지에 비하여 원료사용량이 매우 적고 대면적화 및 대량생산이 가능하여 태양전지 제조단가를 낮출 수 있으며, 광흡수층 소재의 두께가 수 ㎛로 원소재 소비가 매우 적으며 5세대급의 대면적 모듈 제조가 가능하고 태양전지 및 모듈제조가 함께 이루어져 벨류 체인(Value chain)이 단순하다. 또한, 실리콘 박막과 CI(G)S 및 CdTe 등의 화합물 박막을 이용한 박막 태양전지(모듈)이 상용화되고 있다.
현재 생산되고 있는 대부분의 박막 태양전지는 유리기판 위에 제조되고 있으며 5세대급 모듈제조시 무게는 약 20㎏이상이 되고 있다.
플렉서블(flexible) 박막 태양전지는 기존의 결정질 실리콘 태양전지나 유리기판을 사용하는 박막 태양전지에 비하여 저가, 경량소재 사용 및 우수한 생산성을 바탕으로 태양전지의 제조비용을 획기적으로 저감할 수 있는 기술로, 현재 개발이 가장 활발히 진행되고 있는 플렉서블 박막 태양전지용 광흡수층으로는 실리콘 박막 및 CI(G)S 화합물 박막이다. 후면전극층으로는 일반적으로 반사율과 전기전도성이 우수한 금속박막(Mo, Ag, Al 등)을 사용하고, 투명전도층은 Window층으로 투과율이 우수한 동시에 전기전도성이 우수한 ZnO, ITO 등의 투명전도막을 사용한다.
일반적으로 CIGS계 박막 태양전지는 기판/후면전극/광흡수층/버퍼층/전면전극/그리드전극의 구조를 가지고 있다. 태양전지의 구성 중에서, 버퍼층은 전면전극층과 광흡수층의 밴드갭 에너지와 격자상수의 차이를 완화하는 기능을 수행한다. 특히 광흡수층으로 사용되는 CIGS 박막과 전면전극으로 사용되는 ZnO 사이의 밴드갭 차이와 격자 상수차이가 크므로 종래기술은 황화카드뮴(CdS)을 약 50 nm정도로 증착하여 버퍼층으로 사용하고 있다.
또한, 플렉서블 박막 태양전지는 저가화 특성과 더불어 경량이며 잘 깨지지 않고, 심미성과 적용성이 우수하여 대용량 발전의 기존 시장 대체뿐만 아니라 BAPV(Building Applied PV) 및 휴대용, 군사용 전원을 포함하는 신규 거대시장 창출이 가능한 미래산업 분야이다.
태양전지 분야의 기술상의 문제점과 향후 개선 방안은 소면적 태양전지의 효율이 다결정 실리콘 태양전지의 최고 효율에 근접할 정도로 높은데 반해, 대면적 모듈의 효율이 이유는 공정이 복잡하고 엄밀한 제어를 필요로 하며 장치의 대형화가 어렵기 때문이다. 따라서, 저가, 고효율화, 대면적화를 통한 상업화 기술의 확보를 위해, 단위 박막의 성능 및 구조 개선을 통한 실험실 제조 태양전지의 효율 향상, 대면적 모듈의 제조, CdS 대체 공정 개발 등의 문제를 해결해야 할 것이다. 또한, 현재의 저가 고효율화를 위한 기술개발 노력과 함께 나노기술 및 다층구조 기술의 접목이 장기적인 차원에서 추진되어야 할 것이다.
등록 특허 제 10-1155192 호는 태양전지 제조 방법에 관한 것으로 후면전극 및 후면전계층을 국부적으로 형성함으로써 금속 페이스트의 도포 효율 및 후면전계층 효과를 담보함과 동시에 기판이 열변형에 의해 휘어지는 현상을 방지할 수 있는 태양전지의 제조방법에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 태양전지의 제조방법은 텍스쳐링 공정을 통해 기판 표면상에 요철을 형성하는 단계와, 기판 둘레를 따라 일정 깊이로 반도체층을 형성하는 단계와, 상기 기판의 후면 상에 기판 후면을 일정 간격으로 노출시키는 패턴 마스크층을 형성하는 단계와, 상기 패턴 마스크층에 의해 노출된 기판 후면 상에 알루미늄 페이스트를 도포하는 단계 및 상기 알루미늄 페이스트를 소성하여 후면전계층 및 후면전극을 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
태양전지의 광전변환 효율을 높이기 위해서는 광흡수층에 흡수되는 태양광의 비율을 높여야 한다. 즉, 광포획성을 높여야 하는데, 박막형 태양전지의 경우, 기판형 태양전지에 대비하여 박막의 광흡수층을 사용함에 따라 제조단가를 낮출 수 있으나 광포획성이 낮아지는 문제점이 있다. 이와 같은 문제점을 극복하기 위하여, 태양전지의 단위기능막에 표면요철을 부여하는 방법이 있다.
표면요철구조가 형성된 상태에서 태양광이 입사하면 요철과 부딪혀 태양광의 산란이 발생되어 광흡수층에서 흡수되는 태양광의 비율을 높일 수 있게 된다. 즉, 산란되어 확산되는 빛에 의해 광흡수층 내에서의 광경로가 길어지게 되고, 광흡수층을 박막으로 만들더라도 광흡수층에 흡수될 확률이 높아지게 되어 태양전지의 효율을 높이는 것이 가능하다.
본원 발명에서는 기판을 샌드 블래스트(sand blast) 처리를 통하여 기판 상에 요철 구조를 형성하고, 상기 요철 구조가 형성된 기판 상에 증착된 후면전극에도 요철 구조의 효과를 두어 광흡수층에서 흡수되는 태양광의 비율을 높일 수 있게 된다.
기판을 준비하는 단계, 상기 기판 상에 균일하게 소정의 입자를 소정의 시간 동안 분사 압력과 분사 각도를 조절하여 요철 구조를 형성하는 샌드 블래스트(sand blast) 처리 단계, 상기 요철 구조가 형성된 기판을 세척하는 단계, 상기 기판의 요철 구조에 의해 후면전극층의 표면에 요철 구조가 형성될 수 있는 소정의 두께로 후면전극층을 증착하는 단계, 상기 후면전극층 상에 광흡수층을 증착하고, 상기 광흡수층 상에 버퍼층을 증착하는 단계, 상기 버퍼층 상에 투명전도층을 증착하는 단계, 상기 투명전도층 상에 반사방지막을 전면전극층이 형성되는 영역을 제외한 부분에 증착하는 단계, 상기 투명전도층 상에 상기 반사방지막이 형성되지 않은 부분에 전면전극층을 증착하는 단계를 포함하는 태양전지 제조 방법을 이용한다.
본원 발명에서는 태양전지의 기판을 샌드 블래스트(sand blast) 처리를 통하여 기판 상부에 요철 구조를 형성하고, 상기 기판 상부에 형성되는 후면전극에도 요철 구조가 형성되는 효과를 두어 광흡수층에서 흡수되는 태양광의 비율을 높일 수 있게 된다.
또한, 기판에 형성된 요철 구조로 인하여 상기 기판의 고온에서의 변형을 방지할 수 있어 태양전지의 안정성을 확보할 수 있다.
도 1은 종래의 태양전지의 단면도를 나타낸다.
도 2는 본원 발명의 실시 예에 의한 태양전지의 기판을 나타낸다.
도 3은 본원 발명의 실시 예에 의한 태양전지의 단면도를 나타낸다.
도 4는 본원 발명에 실시 예에 의한 태양전지 기판의 제조 방법을 나타낸다.
도 5는 본원 발명의 실시 예에 의한 태양전지의 제조 방법을 나타낸다.
도 1은 종래의 태양전지의 단면도를 나타낸다.
도 4는 본원 발명에 실시 예에 의한 태양전지 기판의 제조 방법을 나타낸다.
기판(100)을 준비하는 단계, 상기 기판(100) 상에 균일하게 소정의 입자를 소정의 시간 동안 분사 압력과 분사 각도를 조절하여 요철 구조를 형성하는 샌드 블래스트(sand blast) 처리 단계, 상기 요철 구조(110)가 형성된 기판(100)을 세척하는 단계를 포함하는 것이 가능할 것이다.
상기 기판(100) 상에 균일하게 소정의 입자를 소정의 시간 동안 분사 압력과 분사 각도를 조절하여 요철 구조를 형성하는 샌드 블래스트(sand blast) 처리 단계에서 상기 입자는 탄화규소, 탄화붕소, 산화알루미늄 중의 적어도 어느 하나 이상을 포함하는 것이 바람직할 것이나 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 기판(100) 상에 균일하게 소정의 입자를 소정의 시간 동안 분사 압력과 분사 각도를 조절하여 요철 구조를 형성하는 샌드 블래스트(sand blast) 처리 단계에서 상기 입자의 지름은 5 ㎛ 내지 200 ㎛ 인 것이 바람직할 것이다.
가장 바람직한 것은 입자의 지름이 50 ㎛ 이하인 것이나 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 샌드 블래스트(sand blast) 처리 단계 이후에 생성되는 요철 구조의 크기는 1 ㎛ 내지 10 ㎛인 것이 가능할 것이다.
상기 기판(100) 상에 균일하게 소정의 입자를 소정의 시간 동안 분사 압력과 분사 각도를 조절하여 요철 구조를 형성하는 샌드 블래스트(sand blast) 처리 단계에서 상기 입자는 5 초 내지 300 초간 분사되는 것이 바람직할 것이다.
더욱 바람직한 것은 5 초 내지 60 초간 분사되는 것이나 이 또한 여기에 한정되는 것은 아니다.
또한, 상기 기판(100) 상에 균일하게 소정의 입자를 소정의 시간 동안 분사 압력과 분사 각도를 조절하여 요철 구조를 형성하는 샌드 블래스트(sand blast) 처리 단계에서 상기 입자의 분사 압력은 1 ㎏/㎠ 내지 7 ㎏/㎠ 인 것이 바람직할 것이며, 1 ㎏/㎠ 내지 3 ㎏/㎠ 인 것이 더욱 바람직할 것이다.
동시에, 상기 입자의 분사 각도는 10 도 내지 90 도 인 것이 바람직할 것이며, 45 도 내지 60 도 인 것이 더욱 바람직할 것이다.
상기 요철 구조(110)가 형성된 기판을 세척하는 단계가 완료된 후의 상기 기판(100)의 표면거칠기(surface roughness)는 0.1 ㎛ 내지 10 ㎛ 인 것이 가능할 것이다.
삭제
더욱 바람직하게는 0.5 ㎛ 내지 5 ㎛ 인 것이다.
상기 기판(substrate)은 유리 기판, 세라믹 기판, 스테인레스 스틸(stainless steel) 기판, 폴리머(polymer) 기판 및 금속 기판 중의 적어도 어느 하나 이상을 포함하는 것이 가능할 것이다.
도 2는 본원 발명의 실시 예에 의한 태양전지의 기판을 나타낸다.
도 2에서 확인할 수 있는 바와 같이 샌드 블래스트(sand blast) 처리에 의해 요철 구조(110)가 형성된 기판은 샌드 블래스트(sand blast) 처리에 사용된 입자의 크기, 입자 분사 압력 및 시간에 따라 다양한 형태의 요철 구조(110)가 형성될 수 있을 것이다.
도 5는 본원 발명의 실시 예에 의한 태양전지의 제조 방법을 나타낸다.
본원 발명의 방법으로 제조된 기판(100)을 준비하는 단계, 상기 기판(100) 상에 상기 기판(100)의 요철 구조(110)에 의해 후면전극층(200)의 표면에 요철 구조가 형성될 수 있는 소정의 두께로 후면전극층(200)을 증착하는 단계, 상기 후면전극층(200) 상에 광흡수층(300)을 증착하고, 상기 광흡수층(300) 상에 버퍼층(400)을 증착하는 단계, 상기 버퍼층(400) 상에 투명전극층(500)을 증착하는 단계, 상기 투명전극층(500) 상에 반사방지막(700)을 그리드전극층(600)이 형성되는 영역을 제외한 부분에 증착하는 단계 및 상기 투명전극층(500) 상에 상기 반사방지막(700)이 형성되지 않은 부분에 그리드전극층(600)을 증착하는 단계를 포함하는 것이 가능할 것이다.
상기 후면전극층(200)의 두께는 0.1 ㎛ 내지 5 ㎛ 인 것이 바람직 할 것이다.
이는 본원 발명의 상기 기판(100)에 형성된 요철 구조(110)가 상기 후면전극층(200)에도 요철 구조(110)가 형성되는 효과를 나타내기 위하여 종래의 후면전극층의 두께보다 다소 얇게 증착되는 것이 바람직할 것이다.
또한, 상기 후면전극층(200)의 상부에 증착되는 상기 광흡수층(300)은 종래의 태양전지의 광흡수층의 두께보다 다소 두껍게 또는 동등한 두께로 증착되는 것이 바람직할 것이다.
상기 후면전극층(200)은 Ag, Al, Mo, Ni, Cu, Cr, W 및 Brass 중의 적어도 어느 하나 이상을 포함하는 것이 바람직할 것이다.
또한, 후면전극층(200)은 스퍼터링법(Sputtering), 열증착법(Thermal evaporation), 전자선증착법(E-beam evaporation) 및 전착법(Electrodeposition) 중의 적어도 어느 하나 이상의 방법을 이용하여 형성되는 것이 가능할 것이다.
상기 광흡수층(300)의 두께는 0.1 ㎛ 내지 3 ㎛ 인 것이 바람직할 것이다.
상기 광흡수층(300)은 Cu-In-Se, Cu-In-S, Cu-Ga-S, Cu-Ga-Se, Cu-In-Ga-Se, Cu-In-Ga-(S,Se) 및 Cu-In-Al-Ga-(S,Se)을 포함하는 CIS/CIGS계 화합물군 중의 적어도 어느 하나 이상을 포함하는 것이 바람직할 것이다.
또한, 상기 광흡수층(300)은 동시증착법(Coevaporation), 스퍼터링법(Sputtering), 유기금속화학기상증착법(MOCVD), 분자선성장법(MBE), 전착법(Electrodeposition), 스크린프린팅법(Screen printing) 및 입자증착법(Particle deposition) 중의 적어도 어느 하나 이상의 방법을 이용하여 형성되는 것이 가능할 것이다.
상기 버퍼층(400)은 CdS, InxSey, Zn(O,S,OH)x, In(OH)xSy, ZnInxSey 및 ZnSe 중의 적어도 어느 하나 이상을 포함하여, 용액성장법(CBD), 전착법(Electrodeposition), 동시증착법(Coevaporation), 스퍼터링법(Sputtering), 원자층성장법(Atomic Layer Epitaxy), 화학기상증착법(CVD), 유기금속화학기상증착법(MOCVD), 분자선성장법(MBE), 분무열분해법(Spray pyrolysis), ILGAR(Ion Layer Gas Reaction) 및 레이저증착법(Pulsed Laser Deposition) 중의 적어도 어느 하나 이상의 방법을 이용하여 형성되는 것이 가능할 것이다.
상기 투명전극층(500)은 ZnO 인 것이 가능할 것이고, 상기 ZnO을 하부막으로하고 상기 하부막 위에 상부막인 ITO(Indium Tin Oxide)로 이루어진 2중 구조로 증착하는 것 또한 가능할 것이다.
상기 반사방지막(700)은 MgF2 인 것이 가능할 것이고, 상기 그리드전극층(600)은 Al, Ag, Ni, Cu, Pt, Au 및 Mo 중의 적어도 어느 하나 이상을 포함하는 것이 바람직할 것이다.
본 발명을 첨부된 도면과 함께 설명하였으나, 이는 본 발명의 요지를 포함하는 다양한 실시 형태 중의 하나의 실시예에 불과하며, 당업계에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 하는 데에 그 목적이 있는 것으로, 본 발명은 상기 설명된 실시예에만 국한되는 것이 아님은 명확하다. 따라서, 본 발명의 보호범위는 하기의 청구범위에 의해 해석되어야 하며, 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서의 변경, 치환, 대체 등에 의해 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함될 것이다. 또한, 도면의 일부 구성은 구성을 보다 명확하게 설명하기 위한 것으로 실제보다 과장되거나 축소되어 제공된 것임을 명확히 한다.
100 : 기판 110 : 기판 요철 구조
200 : 후면전극층 300 : 광흡수층
400 : 버퍼층 500 : 투명전극층
600 : 그리드 전극 700 : 반사방지막

Claims (22)

  1. 태양전지 기판(substrate)의 제조 방법에 있어서,
    (1) 기판을 준비하는 단계;
    (2) 상기 기판 상에 균일하게 5 ㎛ 내지 200 ㎛의 지름을 갖는 입자를 소정의 시간 동안 분사 압력과 분사 각도를 조절하여 분사함으로써, 1 ㎛ 내지 10 ㎛ 크기의 요철 구조를 형성하는 샌드 블래스트(sand blast) 처리 단계; 및
    (3) 상기 요철 구조가 형성된 기판을 세척하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지의 기판(substrate)의 제조 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 (2) 단계에서
    상기 입자는 탄화규소, 탄화붕소, 산화알루미늄 중의 적어도 어느 하나 이상을 포함하는 것
    을 특징으로 하는 태양전지의 기판(substrate)의 제조 방법.
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 (2) 단계에서
    상기 입자는 5 초 내지 300 초간 분사되는 것
    을 특징으로 하는 태양전지의 기판(substrate)의 제조 방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 (2) 단계에서
    상기 입자의 분사 압력은 1 ㎏/㎠ 내지 7 ㎏/㎠ 이고,
    상기 입자의 분사 각도는 10 도 내지 90 도 인 것
    을 특징으로 하는 태양전지의 기판(substrate)의 제조 방법.
  6. 청구항 1에서
    상기 (3) 단계가 완료된 후의
    상기 기판의 표면거칠기(surface roughness)는
    0.1 ㎛ 내지 10 ㎛ 인 것
    을 특징으로 하는 태양전지의 기판(substrate)의 제조 방법.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 기판(substrate)은
    유리 기판, 세라믹 기판, 스테인레스 스틸(stainless steel) 기판, 폴리머(polymer) 기판 및 금속 기판 중의 적어도 어느 하나 이상을 포함하는 것
    을 특징으로 하는 태양전지의 기판(substrate)의 제조 방법.
  8. 태양전지 제조 방법에 있어서,
    (i) 청구항 1 내지 2, 4 내지 7 중의 어느 하나의 방법으로 제조된 기판을 준비하는 단계;
    (ii) 상기 기판의 요철 구조에 의해 후면전극층의 표면에 요철 구조가 형성될 수 있는 0.1 ㎛ 내지 5 ㎛ 두께로 후면전극층을 증착하는 단계;
    (iii) 상기 후면전극층 상에 광흡수층을 증착하고, 상기 광흡수층 상에 버퍼층을 증착하는 단계;
    (iv) 상기 버퍼층 상에 투명전극층을 증착하는 단계;
    (v) 상기 투명전극층 상에 반사방지막을 그리드전극층이 형성되는 영역을 제외한 부분에 증착하는 단계; 및
    (vi) 상기 투명전극층 상에 상기 반사방지막이 형성되지 않은 부분에 그리드전극층을 증착하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 제조 방법.
  9. 삭제
  10. 청구항 8에 있어서,
    상기 후면전극층은
    Ag, Al, Mo, Ni, Cu, Cr, W 및 Brass 중의 적어도 어느 하나 이상을 포함하는 것
    을 특징으로 하는 태양전지 제조 방법.
  11. 청구항 8에 있어서,
    상기 후면전극층은
    스퍼터링법(Sputtering), 열증착법(Thermal evaporation), 전자선증착법(E-beam evaporation) 및 전착법(Electrodeposition) 중의 적어도 어느 하나 이상의 방법을 이용하여 형성되는 것
    을 특징으로 하는 태양전지 제조 방법.
  12. 청구항 8에 있어서,
    상기 광흡수층의 두께는
    0.1 ㎛ 내지 3 ㎛ 인 것
    을 특징으로 하는 태양전지 제조 방법.
  13. 청구항 8에 있어서,
    상기 광흡수층은
    Cu-In-Se, Cu-In-S, Cu-Ga-S, Cu-Ga-Se, Cu-In-Ga-Se, Cu-In-Ga-(S,Se) 및 Cu-In-Al-Ga-(S,Se)을 포함하는 CIS/CIGS계 화합물군 중의 적어도 어느 하나 이상을 포함하는 것
    을 특징으로 하는 태양전지 제조 방법.
  14. 청구항 8에 있어서,
    상기 광흡수층은
    동시증착법(Coevaporation), 스퍼터링법(Sputtering), 전착법(Electrodeposition), 유기금속화학기상증착법(MOCVD), 분자선성장법(MBE), 스크린프린팅법(Screen printing) 및 입자증착법(Particle deposition) 중의 적어도 어느 하나 이상의 방법을 이용하여 형성되는 것
    을 특징으로 하는 태양전지 제조 방법.
  15. 청구항 8에 있어서,
    상기 버퍼층은 CdS, InxSey, Zn(O,S,OH)x, In(OH)xSy, ZnInxSey 및 ZnSe 중의 적어도 어느 하나 이상을 포함하는 것
    을 특징으로 하는 태양전지 제조 방법.
  16. 청구항 8에 있어서,
    상기 버퍼층은
    용액성장법(CBD), 전착법(Electrodeposition), 동시증착법(Coevaporation), 스퍼터링법(Sputtering), 원자층성장법(Atomic Layer Epitaxy), 화학기상증착법(CVD), 유기금속화학기상증착법(MOCVD), 분자선성장법(MBE), 분무열분해법(Spray pyrolysis), ILGAR(Ion Layer Gas Reaction) 및 레이저증착법(Pulsed Laser Deposition) 중의 적어도 어느 하나 이상의 방법을 이용하여 형성되는 것
    을 특징으로 하는 태양전지 제조 방법.
  17. 청구항 8에 있어서,
    상기 투명전극층은
    ZnO 인 것
    을 특징으로 하는 태양전지 제조 방법.
  18. 청구항 17에 있어서,
    상기 투명전극층은
    하부막인 ZnO 위에 상부막인 ITO(Indium Tin Oxide)로 이루어진 2중 구조로 증착하는 것
    을 특징으로 하는 태양전지 제조 방법.
  19. 청구항 17 또는 청구항 18에 있어서,
    상기 반사방지막은
    MgF2 인 것
    을 특징으로 하는 태양전지 제조 방법.
  20. 청구항 8에 있어서,
    상기 그리드전극층은
    Al, Ag, Ni, Cu, Pt, Au 및 Mo 중의 적어도 어느 하나 이상을 포함하는 것
    을 특징으로 하는 태양전지 제조 방법.
  21. 태양전지의 기판(substrate)에 있어서,
    청구항 1 내지 2, 4 내지 7 중의 어느 하나의 방법으로 제조되며,
    상기 기판의 표면거칠기(surface roughness)가 0.1 ㎛ 내지 10 ㎛ 인 것
    을 특징으로 하는 태양전지의 기판(substrate).
  22. 태양전지에 있어서,
    청구항 21의 기판;
    상기 기판 상의 후면전극층;
    상기 후면전극층 상의 광흡수층;
    상기 광흡수층 상의 버퍼층;
    상기 버퍼층 상의 투명전극층;
    상기 투명전극층 상의 반사 방지막; 및
    상기 반사방지막이 형성되지 않은 부분의 그리드전극층;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지.
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